DE3528278A1 - Bohrvorrichtung fuer schaechte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung für Schächte gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung lassen sich in den Schachtstößen über die Länge des Schachtes eine Vielzahl von Bohrungen herstellen, welche mit großer Genauigkeit eine vorgegebene Teufe und eine vorgegebene Richtung einhalten. Solche Bohrungen werden benötigt, um Einrichtungen des Schachtes oder Ausrüstungen im Schacht festzulegen. Zum Beispiel werden die Einstriche, an denen die Spurlatten einer späteren Schachtförderung verlegt werden, insbesondere bei Tagesschächten, an Rohr­ konsolen befestigt, welche in derartigen Bohrungen fest­ gelegt werden. Häufig müssen in einem Schacht auch unter­ schiedlich bemessene Bohrungen hergestellt werden, wenn z. B. Rohrkonsolen für eine Haupt- und eine Nebenförderung zu verlegen sind. Für Rohrkonsolen benötigt man Kern­ bohrmaschinen, welche meistens mit Hilfe von Diamant­ bohrkronen die Bohrungen in einem Zuge mit dem gefor­ derten Enddurchmesser herstellen.

Im allgemeinen werden mit der Bohrvorrichtung gemäß der Erfindung die Bohrungen bohrhorizontweise im Schacht her­ gestellt, wobei in der Regel mehrere Bohrungen in einem Horizont aufzufahren sind. Im Falle einer Haupt- und einer Nebenförderung handelt es sich bei den Einstrich­ bohrungen dann darum, in einem Bohrhorizont vier Bohrun­ gen durchzuführen, welche paarweise gleiche Bohrdurch­ messer aufweisen. Um die Bohrarbeit zu rationalisieren, werden die im Schacht senkrecht vor- bzw. untereinander angeordneten Bohrungen mit stets der gleichen Bohrma­ schine und die Bohrungen eines Horizontes auf einmal aufgefahren.

Die Bohrmaschinen, mit denen die erfindungsgemäße Bohr­ vorrichtung ausgerüstet ist, sind im allgemeinen Serien­ maschinen, d. h. Bohrmaschinen, welche auch für andere Zwecke eingesetzt werden. Sie weisen im allgemeinen eine auf einer Konsole verlagerte Bohrlafette auf, welche die Vorschubeinrichtung für den Bohrmotor und meistens eine Bohrstangenführung trägt. Wenn es sich um eine Kernbohr­ maschine handelt, bildet die Bohrmaschine ein Kernbohr­ rohr, das an seinem freien Ende eine hohlzylindrische Bohrkrone aufweist. Solche Maschinen werden von meistens einer Arbeitskraft gesteuert und überwacht. Das geschieht bei der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung von einer Platt­ form aus, welche Teil einer im Schacht verfahrbaren Bühne ist.

Die Erfindung geht von einer vorbekannten Bohrvorrichtung aus, welche den erwähnten Boden der Bühne zur Verlagerung von Gestellen benutzt, die jeweils eine Lafettenkonsole einer Bohrmaschine aufnehmen. Diese Gestelle müssen am Schachtstoß festgelegt werden, um die Reaktionskräfte der Bohrmaschinen abzufangen, die im übrigen auf die Bühne übertragen werden. Um bei der bekannten Bohrvorrichtung den jeweiligen Bohransatz zu finden, muß jedes Bohrloch einzeln eingemessen werden. Gelegentlich benutzt man auch eine sogenannte Bohrschalung, welche den Ansatz der Bohrlöcher bestimmt.

Nachteilig wirkt sich bei der vorbekannten Bohrvorrich­ tung die relativ geringe Bohrleistung aus. Sie ist hauptsächlich durch das zeitraubende Einmessen der Bohrlöcher bedingt, aber auch eine Folge der ungünstigen Verteilung der Bohrkräfte. Da nämlich die Bohrbühne, von derem Boden aus das Bohren gesteuert und überwacht wird, selbst meistens mit mehreren Seilen im Schacht aufge­ hängt ist, lösen die Reaktionskräfte der Bohrmaschinen ein ständiges leichtes Schwanken und Zittern der schwe­ benden Bühne aus. Insbesondere bei Verwendung der be­ schriebenen Kernbohrmaschinen mit Diamantbohrkronen ergeben sich hieraus beträchtliche Schwierigkeiten aus den von der Bühne herrührenden Schwingungen und Kräften, denen solche Bohrausrüstungen nicht gewachsen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Bohrvorrichtung der als bekannt vorausgesetzten Art das Einmessen der Bohrungen und deren Vorbereitung zu vereinfachen und die Bedingungen zu verbessern, unter denen die Bohrmaschinen, insbesondere die empfindlichen Kernbohrmaschinen im Schacht betrieben werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung gewährleistet der Ring eine Ab­ stützung der Bohrmaschinen, welche unabhängig von der Bühne bzw. derem Boden ist, von dem aus die Steuerung und Überwachung der Bohrmaschinen erfolgt. Dieser Ring kann eine beliebige Anzahl von Bohrmaschinen aufnehmen, wo­ bei in Tagesschächten z. B. sechs Kernbohrmaschinen auf einem derartigen Ring gefordert werden. Da der Ring seinerseits gegen den Stoß des Schachtes abgespannt wird und die Bohrmaschinen auf je einer Konsole des Ringes befestigt sind, sind die Maschinen absolut fest und un­ beweglich verlagert. Bei der erfindungsgemäßen Bohrvor­ richtung wird die Meßgenauigkeit, mit der der jeweilige Bohransatz festgelegt wird mit den Tragstangen gewähr­ leistet. Da diese Tragstangen eine festliegende Länge besitzen und die Verankerung mit den Bohrungen eines vorher abgebohrten Bohrhorizontes zusammenwirkt, geben die Tragstangen auch einen festen seigeren Abstand der aufeinanderfolgenden Bohrhorizonte wieder. Da die Trag­ stangen ferner eine Verdrehung des Ringes ausschließen, ist auch die Radialposition jeder Bohrung von vornherein festgelegt.

Im Betrieb wird daher die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung nach dem Abbohren eines Bohrhorizontes zunächst angehoben, wobei der Bohrring einen begrenzten Hub nach oben aus­ führt. Das entlastet die Haltestangen und die Ankerbol­ zen, die dementsprechend aus den Bohrungen ausgehoben werden können, wodurch die Bohrring frei wird. Er läßt sich dann im Schacht absenken, bis die Ankerbolzen die zuvor hergestellten Bohrungen des folgenden Bohrhori­ zontes erreichen und in diese eingeführt werden. Dabei bie­ tet der begrenzte Hub, mit dem sich der verankerte Ring gegenüber den Ankerbolzen bewegen kann, eine Erleichte­ rung, weil die Position des Ringes nicht genau festgelegt zu werden braucht, in der die Ankerbolzen in die Bohrun­ gen eingeführt werden.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie das ständige Ein­ messen jeder Bohrung entbehrlich macht und auf diese Weise die Zeit verkürzt, die zwischen dem Abbohren auf­ einanderfolgender Bohrhorizonte im Schacht vergeht. Außerdem werden die Reaktionskräfte der Bohrmaschinen nicht mehr auf die Bühne übertragen, von derem Boden aus die Bohrmaschinen gesteuert und überwacht werden.

Die Reaktionskräfte werden daher auch nicht auf ein schwebendes Widerlager, sondern auf den Bohrring übertragen, der im Schacht festgesetzt ist. Kernboh­ rungen lassen sich auf diese Weise unter optimalen Bedingungen durchführen.

Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Anspruches 2 ordnet man im Schacht den Bohrring so an, daß sich hier die Bohrmaschinen oberhalb des Bodens der Bühne befinden, von dem aus die Bohrungen durchgeführt werden. Hieraus ergeben sich optimale ergonomische Bedingungen.

Mit den Merkmalen des Anspruches 3 läßt sich auf ein­ fache Weise der Bohrring festsetzen und nach dem Ab­ bohren eines Bohrhorizontes frei machen, um ihn in die folgende Bohrposition zu verstellen.

Im Anspruch 4 sind die Merkmale einer Tragvorrichtung zusammengefaßt, welche auf einfache Weise einerseits eine Veränderung der Anpassung des Abstandes der Bohr­ horizonte im Schacht aneinander ermöglichen und anderer­ seits den oben erwähnten Leerhub gestatten, welcher zum Lösen und Wiederanbringen des Bohrringes im Schacht er­ forderlich ist.

Mit den Merkmalen des Anspruches 5 wird ein Bohrring erreicht, der sich einfach montieren läßt, obwohl er einen nur wenig geringeren Außendurchmesser im Vergleich mit dem lichten Innendurchmesser des Schachtes aufweist, und der außerdem eine verwindungsfreie Konstruktion darstellt, die die erforderliche Festigkeit für das Abtragen der Reaktionskräfte mehrerer Bohrmaschinen liefert.

Die Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 einen abgebrochenen Längsschnitt eines Schachtes, der mit der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung ausgerüstet ist,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem linken Teil der Fig. 1.

Das Gebirge 1, in dem der Schacht 2 aufgefahren ist, wurde gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Mauerwerk 3 ausgebaut. Zur Vorbereitung des Schachtes auf den Einbau von Einrichtungen und Ausrüstungen dient eine Bühne 4, welche an mehreren Windenseilen 5 aufgehängt ist und im Schacht auf- und abbewegt werden kann. Die Bühne hat ins­ gesamt vier Böden, die mit römischen Ziffern bezeichnet sind und einen unterschiedlichen Abstand voneinander auf­ weisen. Auf dem Boden I befindet sich die Tragvorrichtung der Bühne, die mit einem Geländer 6 versehen ist. Außer­ dem trägt der Boden I über Seile 7 bzw. Gestänge 8 die verschiedenen Böden II bis IV, von denen aus unterschied­ liche Arbeiten durchgeführt werden, oder auf denen ver­ schiedene Vorrichtungen untergebracht sind. Von Inter­ esse ist im vorliegenden Fall der Boden IV, von dem aus die Bohrmaschinen 9 bzw. 10 gesteuert und überwacht werden. Dieser Boden IV hängt mit dem Gestänge 8 an dem Boden III der Bühne. In einer für Arbeitskräfte erreichbaren Höhe über dem Boden IV befindet sich der Bohrstützring 11. Dieser dient als Gestell zur Verlagerung der Bohrmaschinen 9, 10, welche je einer Hälfte des Bohrringes zugeordnet sind: Die Bohrmaschinen 9, 9 a, 9 b sind entsprechend der Draufsicht nach Fig. 2 der linken Schachthälfte zugeordnet, während die Bohrmaschinen 10, 10 a, 10 b auf die rechte Hälfte Schachtes verteilt sind. Wie Fig. 2 ferner erkennen läßt, setzt sich der Bohrring aus Segmenten 12 bis 17 zusammen. Dabei handelt es sich um gekrümmte Segmente eines Kastenprofils 18, das in Fig. 1 erkennbar ist. Im Ausführungsbei­ spiel hat der Bohrstützring 11 einen Außendurchmesser von ca. 7000 mm und ist aus sechs Segmenten zusammge­ setzt. Das Kastenprofil 18 ergibt eine völlige Verwin­ dungssteifigkeit des Ringes.

Die Verlagerung der Bohrmaschinen 9, 10 auf dem Bohr­ stützring erfolgt mit unter sich gleichen Vorrich­ tungen. Eine Konsole 19 ist mit dem Bohrstützring ver­ schraubt und trägt eine Lafette 20 für die Bohrmaschine. Erkennbar ist in Fig. 1 die Vorschubeinrichtung 21, welche für den Bohrmotor 22 vorgesehen ist und aus einer Zahnstange besteht. Das Bohrfutter ist ein Bohrrohr 23, das mit einer nicht dargestellten Kernbohrkrone versehen ist. Mit dieser werden in die Schachtmauerung Bohrungen ein­ gebracht, die einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisen. Beispielsweise werden die Einstriche einer Hauptförderung des Schachtes auf Rohrkonsolen verlagert, deren Rohre einen Durchmesser von 152 mm haben. Die Nebenför­ derung des Schachtes benutzt dagegen Rohrkonsolen von 60,3 mm Durchmesser. Bei einem solchen Schacht kann davon ausgegangen werden, daß bei einer Teufe von ca. 1.050 m je Bohrhorizont vier Konsollöcher 180 mm und zwei Konsollöcher 90 mm abzubohren sind, wobei der Abstand der Bohrhorizonte 4,5 m beträgt.

Dieser Abstand ist mit Haltestangen vorgegeben, von denen eine bei 24 in Fig. 1 dargestellt ist. Tatsäch­ lich hängt aber der Bohrstützring 11 an vier über seinen Umfang verteilten Haltestangen 24, die unter sich gleich ausgebildet sind. Jede Haltestange sitzt danach an einer in Richtung auf den Schachtstoß abge­ kröpften Konsole 25. Im gegabelten Teil der Konsole 25 sitzt ein Gelenkbolzen 26, in dem eine Buchse schwenk­ bar gelagert ist, die den Haltekopf 27 für das mit einem Außengewinde versehene Ende der Stange 24 bildet.

Das entgegengesetzte Ende der Stange 24 sitzt in einem Zentrier- bzw. Meßkopf 28. Dieser besitzt einen unteren buchsenförmigen Teil 29, in den das mit Gewinde versehene obere Ende der Stange 24 einschraubbar und mit Hilfe einer Mutter 30 festlegbar ist. Der buchsenförmige Teil ist mit einer Lasche 31 verbunden, in der ein Schlitz 32 ausgespart ist. Im Schlitz 32 bewegt sich ein Gelenk­ bolzen 33, der im gabelförmigen Teil 34 eines rohr­ förmigen Ankerbolzens 35 sitzt. Die Länge des Schlitzes 32 begrenzt einen Hub, in dem der Bohrstützring 11 läng­ lich im Schacht beweglich ist, ohne daß hierbei die Ankerbolzen 35 aus den Bohrungen 36 gelöst zu werden brauchen, die in dem zuvor festgestellten Bohrhorizont liegen.

Der Bohrstützring 11 hängt an drei Hubseilen, von denen zwei bei 37 und 38 in Fig. 1 erkennbar sind. Die Hub­ seile werden von einer Winde betätigt, die mit den Winden für die Seile 5 der Bühne zusammen aufgestellt, aber nicht dargestellt sind.

Im Betrieb wird die Bühne in eine vorgegebene Posi­ tion im Schacht verfahren und in dieser Position durch die Seile 5 gehalten. Unabhängig von der Bühne wird der Bohrstützring 11 mit Hilfe der Seile 37 in eine Position verbracht, in der seine Bohranker 35 in die Bohrungen 36 des zuvor fertiggestellten Bohr­ horizontes eingeführt werden können. Die einführbare Länge der Bohranker 35 wird mit Hilfe von Anschlag­ scheiben 39 eingehalten, die auf jedem Ankerbolzen 35 befestigt sind. Sobald die Ankerbolzen 35 ihre Position eingenommen haben, wird die Bühne abgesenkt, wobei sich die Gelenkbolzen 33 in den Schlitzen 32 bis zum Anschlag bewegen. Die Länge der Stangen 24 gibt dann den folgenden Bohrhorizont wieder, in dem die Bohrungen 40 mit den Bohrmaschinen hergestellt werden (Fig. 3). Durch Lösen der oberen Mutter 30 bzw. der unteren Muttern 41 und Verdrehen der Stangen 24 kann der Abstand der Bohr­ horizonte verändert bzw. eingestellt werden. Durch Fest­ ziehen der Muttern 30 und 41 wird der Abstand fixiert.

Sobald der Bohrstützring 11 seine richtige Position eingenommen hat, wird er mit Hilfe der in Fig. 2 dargestell­ ten vier Spindeln verspannt. Er liegt damit in senk­ rechter und horizontaler Richtung fest, ohne daß dazu die Bühne benutzt wird. Sobald der Bohrhorizont mit den Bohrungen 40 abgebohrt worden ist, wird der Bohrstütz­ ring 11 mit Hilfe der Seile 37 angehoben, wobei sich die Gelenkbolzen 33 im Schlitz 32 bis zum Anschlag be­ wegen. Dadurch sind die Ankerbolzen 35 entlastet und lassen sich auf einfache Weise vom Boden III der Bühne aus entfernen. Hierauf wird die Bühne mit Hilfe der Seile 37 abgesenkt, bis sich die Ankerbolzen 35 in die Bohrungen 40 einführen lassen.

Claims (5)

1. Bohrvorrichtung für Schächte, welche vorzugsweise mehrere als Kernbohrmaschinen ausgebildete Bohr­ maschinen, eine Verankerung in dem Schachtausbau und wenigstens ein Gestell aufweist, welches mit Hilfe der Verankerung in vorgegebenen Bohrhorizonten des Schachtes und in vorgegebenen Radialpositionen jeder Bohrmaschine festlegbar ist, wobei das Her­ stellen eines oder mehrerer Bohrlöcher von einem Boden einer im Schacht verfahrbaren Bühne aus erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell als in sich geschlossener Bohrstützring (11) ausgebildet ist, welcher zur Verlagerung jeder Bohrmaschine (9, 10) eine Konsole (25) trägt und mit dem Schachtausbau (3) verspannbar ist, sowie mehrere nach oben führende Haltestangen (24) aufweist, an denen die Verankerung angebracht ist, welche mit von den Bohrmaschinen (9, 10) des Bohrstützringes (11) hergestellten Bohrungen (36, 40) zusammenwir­ kende Ankerbolzen (35) aufweist, wobei der veranker­ te Bohrstützring (11) gegenüber den Ankerbolzen (35) um einen begrenzten Hub beweglich und mit der Ver­ ankerung im Schacht (2) absenkbar ist.

2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrstützring (11) über dem Boden (IV) der Bühne angeordnet ist und an mehreren Windenseilen (37) hängt, welche an den Schachtstößen verlaufen.

3. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verspannung des Bohrstützringes (11) mit dem Schachtausbau (3) mehrere Stützen dienen, welche auf dem Umfang des Bohrstützringes (11) verteilt angeordnet und mit Hilfe von Spindeln radial beweglich sind.

4. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tragstange (24) an einem Anschlagkopf (27), welcher an einer in Richtung auf den Schachtstoß abgewinkelten Konsole (25) des Bohrstützringes an­ gelenkt ist und an einem Zentriermeßkopf (29) be­ festigt ist, welcher eine Axialführung (32) für ein Anschlußgelenk (33) des Ankerbolzens (35) auf­ weist, welches als Hubbegrenzung dient.

5. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrstützring (11) aus Hohlprofilsegmenten zusammengesetzt ist.